Nghiên cứu hiệu ứng truyền năng lượng giữa các hạt nano quang và ứng dụng chế tạo sensor sinh học (tt)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

VŨ VĂN SƠN

NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG TRUYỀN NĂNG LƯỢNG GIỮA
CÁC HẠT NANO QUANG VÀ ỨNG DỤNG CHẾ TẠO CẢM
BIẾN SINH HỌC
Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano
Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

1
HÀ NỘI - 2017


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
TÊN ĐỀ TÀI:
“Nghiên cứu hiệu ứng truyền năng lượng giữa các
hạt nano quang và ứng dụng chế tạo cảm biến sinh học”
I.

Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Hiện nay, sự bùng nổ của công nghệ nano đã tạo nên
một cuộc cách mạng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa
học và cuộc sống. Một trong các hướng khoa học đang thu hút
được sự quan tâm của nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới là
nghiên cứu chế tạo, nghiên cứu các đặc trưng hóa – lý và sử
dụng các vật liệu nanô phát quang trong nghiên cứu y – sinh

học như một chất đánh dấu mới cho kỹ thuật phát hiện bằng
huỳnh quang. Để nâng cao độ nhạy các chỉ tiêu phân tích
trong các mẫu sinh học, các đối tượng sinh học thường phải
được đánh dấu bằng các chất phát quang. Cho đến nay, kỹ
thuật huỳnh quang vẫn là phương pháp phát hiện chiếm ưu thế
trong công nghệ cảm biến do các nguyên nhân: (i) thuận tiện
và đơn giản thu nhận và xử lý các tín hiệu quang học; (ii) tính
sẵn có của các chất đánh dấu hữu cơ với các tính chất phổ đa
dạng; (iii) những tiến bộ mới đạt được trong hiện ảnh quang
học. Tuy nhiên, rất khó để thu được các tín hiệu huỳnh quang
yếu do các hệ số dập tắt bị giới hạn hoặc hiệu suất lượng tử
của các chất màu hữu cơ và tỷ lệ các phân tử được đánh dấu là
2


thấp. Để khắc phục nhược điểm này, việc sử dụng các vật liệu
có kích thước nanô mét là một hướng phát triển mới trong
nghiên cứu y – sinh học. Các vật liệu có cấu trúc nano đang
trở thành các chất đánh dấu thế hệ mới với nhiều tính chất nổi
trội so với các chất đánh dấu cổ điển.
Vật liệu nano có thể được làm từ cả hai vật liệu vô cơ
và hữu cơ và có ít nhất một chiều nhỏ hơn 100 nm (tương
đương kích thước của các phân tử sinh học) đang và hứa hẹn
là công cụ hữu hiệu để nghiên cứu các quá trình sinh học ở
thang nanomet hay nói cách khác là thang phân tử. Ở thang
phân tử, các quá trình hay tính chất sinh học là các quá trình
và tính chất cơ bản đặc thù mang tính hệ thống, vì vậy việc sử
dụng các vật liệu nano trong các nghiên cứu sinh y học đã đưa
lại những kết quả nổi trội so với các công cụ truyền thống và
mở ra một hướng mới: nano y sinh học. Do kích thước nhỏ tỷ

lệ bề mặt so với thể tích là lớn dẫn đến các tính chất quang
phụ thuộc vào kích thước hạt. Bằng việc thay đổi thành phần
và kích thước của các hạt nano, người ta có thể tạo ra một
nhóm lớn các hạt phát quang với các tính chất quang đa dạng
dùng trong đánh dấu.
Sự dao động tập thể của các điện tử tự do trên bề mặt
của các hạt nano kim loại khi kích thước của chúng giảm
xuống dưới quãng đường tự do của điện tử sẽ gây ra một sự
hấp thụ mạnh từ vùng nhìn thấy đến vùng hồng ngoại gần. Do
đó khi được kích thích bằng ánh sáng tử ngoại hoặc nhìn thấy,
3


các cấu trúc nano kim loại thể hiện một số hiện tượng hấp dẫn
bao gồm: phát quang, quang phi tuyến và tăng cường tán xạ
Raman (Surface Enhanced Raman Scattering - SERS). Thực
nghiệm cho thấy các phân tử sinh học có thể được ghi nhận
với độ nhạy gấp hơn 1000 lần nếu chúng được gắn với một
hạt vàng. Các nghiên cứu chỉ ra rằng khi một chất phát quang
đặt gần một bề mặt kim loại, do tương tác giữa mô men lưỡng
cực của chất phát quang với trường plasmon của kim loại,
huỳnh quang của chất phát quang có thể được tăng cường
hoặc bị dập tắt tùy thuộc vào điều kiện cụ thể. Đây là một
hiện tượng vật lý rất lý thú để tìm hiểu và giải thích. Các mô
hình nói chung đều dựa trên sự lan truyền sóng tại mặt phân
cách và sự phù hợp vectơ sóng giữa bức xạ huỳnh quang của
chất phát quang và các plasmon của bề mặt kim loại, tùy
thuộc vào các cấu hình quang học cụ thể sẽ dẫn đến hiện
tượng tăng cường hoặc dập tắt huỳnh quang của chất phát
quang.

Xét một hạt phát quang (Hạt nano Silica chứa tâm
mầu) ở gần một hạt nano kim loại (hạt nano vàng), khi có ánh
sáng kích thích, phát xạ huỳnh quang của hạt phát quang sẽ bị
ảnh hưởng bởi hạt vàng: cường độ huỳnh quang của hạt phát
quang sẽ được tăng cường hoặc bị dập tắt. Sự tăng cường
hoặc dập tắt này được quy cho sự truyền năng lượng giữa hạt
phát quang và hạt vàng.
Hiện tượng chất phát quang ở gần bề mặt kim loại bị
dập tắt có thể giải thích là do dao động lưỡng cực của phân tử
4


chất phát quang bị tắt dần, tương ứng quá trình dập tắt trạng
thái kích thích của phân tử, hay nói cách khác là có sự truyền
năng lượng từ phân tử chất màu tới bề mặt kim loại. Cơ chế
truyền năng lượng này còn được gọi là truyền năng lượng bề
mặt (surface energy transfer - SET). Tốc độ của quá trình
truyền năng lượng bề mặt được cho bởi:
4

k ET

1  R0 
1
1
=
−
 ÷ =
τD  r 
τ DA τ D

Với r là khoảng cách từ phân tử donor (chất phát
quang) tới bề mặt hạt kim loại (acceptor) và R 0 là khoảng cách
mà tại đó hiệu suất truyền năng lượng đạt 50%, τ D và τ DA
lần lượt là thời gian sống phát quang của chất phát quang khi
không có mặt kim loại và khi có mặt kim loại. Hiệu suất
truyền năng lượng đối với cơ chế truyền năng lượng bề mặt
khi đó là:

E=

1τ
4

 r 
1+  ÷
 R0 

=1−

DA

τD

F. Strouse đã sử dụng mô hình của Person để tính toán
khoảng cách R0:

5

14


c 3φD 
R 0 = 0.225 2

ωdye k f ωf 


Với c là tốc độ ánh sáng trong chân không, φ D và ωdye
là hiệu suất lượng tử và tần số phát xạ cực đại của phân tử
donor, ωf và kf là tần số góc Fermi và vector sóng Fermi của
kim loại (đối với kim loại vàng thì ωf = 8.4× 1015s-1, kf =
1.2× 108cm-1.
Trong sinh học, đối với các thí nghiệm nghiên cứu sự
thay đổi hình thái và các tương tác giữa các phân tử sinh học,
sử dụng kỹ thuật truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang
(FRET) cho thấy tốt hơn rất nhiều so với việc chỉ dùng một
chất phát quang đơn do hiệu ứng FRET rất nhạy ở thang nano
hay thang phân tử. Các cặp FRET truyền thống là các chất
màu hữu cơ. Khi sử dụng các hạt nano kim loại trong các thí
nghiệm FRET, hiệu ứng FRET được nâng cao hơn, tăng độ
nhạy trong các thí nghiệm phân tích sinh học. Thực nghiệm
cho thấy các hạt nano vàng là các nhân tố dập tắt hiệu quả cho
các thí nghiệm FRET do sự cộng hưởng plasmon trong vùng
ánh sáng nhìn thấy làm cho chúng hấp thụ và tán xạ mạnh với
hệ số dập tắt lớn, cùng với cường độ tín hiệu ổn định và khả
năng chống lại sự tẩy quang. Các hạt nano vàng đặc biệt thu
hút được sự quan tâm chú ý trong các thí nghiệm sinh học do
khả năng điều khiển được kích thước hạt và dễ dàng gắn kết

6


được với các phân tử sinh học có chứa các nhóm thiol bên
ngoài thông qua liên kết vàng – lưu huỳnh (Au – S) trên bề
mặt hạt vàng. Liên kết Au – S cũng tạo điều kiện cho sự gắn
kết các nhóm chức khác như các nhóm carboxyl và amin
thông qua các phối tử (ligand) có chứa sulfur với các nhóm
đầu cuối đặc hiệu. Một mô hình sensor dựa trên hiệu ứng
FRET được xây dựng dựa trên 2 loại hạt nano: hạt nano silica
phát quang và hạt nano vàng.
Aptamer là một sợi đơn của DNA hay một đoạn
oligonucleotide có khả năng bắt cặp đặc hiệu với phần tử cần
xác định (kháng nguyên trên bề mặt tế bào cần xác định). Tùy
thuộc vào phần tử cần xác định mà người ta thiết kế aptamer
có trình tự các nucleotide khác nhau. Sensor là dung dịch
chứa các hạt nano vàng gắn với aptamer đặc hiệu kháng
nguyên cần xác định và các hạt silica phát quang gắn với sợi
aptamer bổ trợ với aptamer đặc hiệu. Nồng độ của các hạt
nano gắn aptamer rất loãng sao cho khoảng cách giữa chúng
rất xa để giữa các hạt nano không có hiện tượng truyền năng
lượng nếu không có sự bắt cặp gữa các sợi aptamer làm cho
khoảng cách giữa các hạt gần nhau. Khi không có phần tử
cần xác định (tế bào bệnh) thì aptamer đã gắn vàng lai hóa với
sợi bổ trợ có gắn hạt silica phát quang. Khi đó khoảng cách
giữa hạt nano vàng đến hạt nano silica phát quang là bằng
chiều dài của sợ aptamer đặc hiệu (khoảng 10-20nm) và tín
hiệu huỳnh quang của hạt nano silica phát quang bị dập tắt bởi
7

hạt nano vàng. Khi có phần tử cần xác định, aptamer đặc hiệu
sẽ bắt cặp với phần tử cần xác định mà không bị lai hóa với
sợi bổ trợ của nó. Khi đó, do khoảng cách giữa hạt nano silica
phát quang đến hạt nano vàng là rất xa nên không có hiện
tượng truyền năng lượng giữa các hạt nano, do đó tín hiệu
huỳnh quang của hạt nano silica phát quang không bị dập tắt.
Từ đó ta có thể phát hiện ra tế bào bệnh dựa trên tín hiệu
huỳnh quang của hạt nano silica phát quang.

Mô hình sensor sử dụng aptamer trong hình dạng đã
lai hóa với sợi bổ trợ. Một đầu của aptamer được gắn với hạt
nano vàng, đầu kia gắn với chất phát quang. Ở trạng thái tự
do, aptamer có hình kẹp tóc nên huỳnh quang của chất phát
quang bị dập tắt do khoáng cách với hạt vàng. Khi có sự bắt
cặp với đoạn bổ trợ, khoảng cách giữa hạt vàng và chất phát
quang bị xa ra và tín hiệu huỳnh quang được khôi phục.

8


Tên đề tài luận văn “Nghiên cứu hiệu ứng truyền
năng lượng giữa các hạt nano quang và ứng dụng chế tạo
cảm biến sinh học” với mục tiêu nghiên cứu hiệu ứng truyền
năng lượng giữa các hạt silica phát quang với hạt nano vàng
có kích thước khác nhau nhằm ứng dụng trong nghiên cứu chế
tạo sensor sinh học.
II.

NỘI DUNG LUẬN VĂN

1. Mục tiêu
Nghiên cứu sự truyền năng lượng giữa các hạt nano
quang (vàng và silica chứa tâm mầu) nhằm ứng dụng trong
chế tạo sensor sinh học phát hiện ung thư
2. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phương pháp thực nghiệm về vật liệu nano,
hóa sinh và quang phổ để thực hiện mục tiêu đặt ra.
3. Nội dung nghiên cứu
i/ Nghiên cứu hiệu ứng truyền năng lượng giữa tâm
màu FITC với hạt nano vàng có kích thước khác nhau, hạt
nano Silica chứa tâm màu FITC với hạt nano vàng có kích
thước khác nhau.
Chúng tôi đã nghiên cứu hiệu ứng truyền năng lượng
giữa các hạt nano silica chứa tâm màu FITC với hạt nano
vàng, các tâm màu FITC tự do trong ethanol với các hạt nano
9


vàng. Các hạt nano silica có kích thước là 70nm, mỗi hạt chứa
khoảng 400 tâm mầu FITC. Các hạt vàng được khảo sát với
các kích thước khác nhau từ 5nm, 20nm, 40nm, 60nm. Kết
quả thí nghiệm chỉ ra sự phụ thuộc của cường độ huỳnh quang
của hạt nano silica và tâm mầu FITC tự do vào nồng độ hạt
vàng đưa vào.
Trường hợp hạt silica chứa tâm mầu FITC, khi thêm hạt
nano vàng vào trong dung dịch, cường độ huỳnh quang của
dung dịch bị giảm (hình 3.2)
Cuong do HQ

Cuong do HQ

220

1000

200

900

180

800

Cuong do HQ

Cuong do HQ

160
140
120
100
80

700
600
500
400
300

60

200

40
20

100
0

100

200

300

400

500

0

Luong acceptor(x2x10^12 hat)

50

100

150

200

Luong acceptor (x7x10^8 hat)

a

b

Cuon do HQ

Cuong do HQ

800
800
700

Cuong do HQ

Cuon do HQ

700
600

500

400

600

500

400
300
300
200
0

10

20

30

40

0

Luong acceptor (x7x10^8 hat)

10

20

30

40

Luong acceptor (x 5,2x10^7 hat)

c

d
Hình 3.2: Sự phụ thuộc của cường độ huỳnh quang
của SiO2@FITC vào nồng độ hạt vàng: a. Au 5nm, b. Au
20nm, c. Au 40nm, d. Au60nm.
10


Trường hợp tâm mầu FITC trong ethanol, khi nồng độ
hạt nano vàng được thêm vào dung dịch là thấp, có sự tăng
cường huỳnh quang của tâm mầu FITC. Đến một giá trị nồng
độ đủ lớn, cường độ huỳnh quang của tâm mầu FITC bắt đầu
bị suy giảm (hình 3.4)
cuong do HQ
800

1000

Cuong do HQ

900

700

800

cuong do HQ

Cuong do HQ

600

500
400
300
200

700
600
500
400
300

100

200

0

100

0

2

4

6

8

0

10

20

40

60

80

100

Luong acceptor (x7x10^8 hat)

Luong acceptor(x2x10^12 hat)

b

a

Cuong do HQ

cuong do HQ
220
200

250

180

Cuong do HQ

cuong do HQ

200

150

100

160
140
120
100
80
60

50

40
20
0

0
-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

20

40

60

80

100

Luong acceptor (x 5,2x10^7 hat)

Luong acceptor (x7x10^8 hat)

d

c
Hình 3.4: Sự phụ thuộc của cường độ huỳnh quang
của tâm mầu FITC vào nồng độ hạt vàng: a. Au 5nm, b. Au
20nm, c. Au 40nm, d. Au60nm.
ii/ Chế tạo các phức hệ hạt nano vàng, hạt nano Silica
chứa tâm màu FITC (Fluorescein isothiocyanate) với
aptamer/oligonucleotide
(
Au@Aptamer,
SiO2FITC
@Aptamer)

11


Đã chế tạo phức hệ hạt nano vàng – aptamer đặc hiệu
kháng nguyên HER2. Thử hoạt tính sinh học và độ đặc hiệu
của phức hệ với kháng nguyên HER2 bằng phương pháp DotBlot.

Au-Apt
Au
Hình 3.5: Kết quả Dot Blot giữa mẫu hạt vàng có gắn
aptamer và hạt vàng không gắn aptamer
Đồng thời, chúng tôi thay đổi tỉ lệ DTT: apt với mong
muốn nâng cao hiệu suất gắn kết giữa hạt nano vàng và
aptamer. Với 3 tỉ lệ DTT: apt được tiến hành thí nghiệm kết
quả cho thấy tất cả các nồng độ DTT được khảo sát không ảnh
hưởng đến hiệu quả gắn kết và tính đặc hiệu của phức hệ Auapt. Nồng độ DTT cho kết quả tốt nhất là tỉ lệ DTT: apt tương
đương 0,9:1 (Hình 3.6).

DTT
0,5

DTT
0,7

DTT
0,9

Hình 3.6: Kết quả khảo sát nồng độ DTT trong quá trình tạo
phức gắn kết giữa phân tử Au-apt
12


Bên cạnh đó chúng tôi cũng chế tạo thành công phức hệ
giữa hạt nano silica và aptamer. Để kiểm tra phức hệ hạt nano
silica chứa tâm mầu FITC và aptamer, chúng tôi sử dụng
phương pháp nhuộm tế bào và chụp ảnh bằng kính hiển vi
huỳnh quang. Tế bào BT-474, HeLa (dòng tế bào lành được
lấy trong trực tràng, không có kháng nguyên HER2 trên bề
mặt) được ủ với các hạt nano silica FITC gắn aptamer đặc
hiệu HER2 trong 6h, 12h trước khi cố định. Để quan sát rõ
hình thái và vị trí tế bào, chúng tôi đã nhuộm nhân bằng
Hoechst 33342 (một loại chất mầu được sử dụng trong đánh
dấu sinh học).

a
b
c
Hình 3.7: a) Tế bào BT-474 ủ với phức hệ siica FITCApt.HER2, b) không ủ với phức hệ, c) tế bào Hela ủ với phức

hệ siica FITC-Apt.HER2
Ở các tế bào có sự biểu hiện HER2, khi các aptamer
liên kết với protein HER2 trên màng tế bào, sẽ kích hoạt hiện
tượng nhập bào các hạt nano Silica vào trong tế bào. Hình 3.7
cho thấy sự xâm nhập của hạt nano vào các tế bào đơn lớp
dòng BT-474. Tín hiệu màu xanh huỳnh quang của tâm màu
FITC trong hạt nano silica biểu hiện ở tế bào BT-474 do sự có
mặt HER2 trên màng. Điều này chứng minh cho độ đặc hiệu
của phức hệ Quá trình gắn kết hạt
13


với aptamer tạo thành phức hệ đã không làm ảnh hưởng đến
độ đặc hiệu của aptamer.
Ở dòng HeLa (hình 3.7c) không có tín hiệu màu xanh
lá cây của các hạt Silica kể cả trên màng hay bên trong tế bào.
Điều này là do tế bào HeLa không có thụ thể HER2 trên bề
mặt màng, các hạt nano silica không có khả năng bám tự do
lên bề mặt màng.
iii/ Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm sensor sinh học phát
hiện tế bào ung thư vú sử dụng các phức Au@Aptamer,
SiO2FITC@Aptamer đặc hiệu kháng nguyên ung thư vú.
Sensor là 1 dung dịch chứa hạt SiO2 được gắn với sợi
oligo bổ trợ với apt đặc hiệu kháng nguyên HER2 và hạt vàng
(5nm) được gắn với sợi apt đặc hiệu kháng nguyên HER2.
Sensor hoạt động theo nguyên lý cạnh tranh: Khi không có
kháng nguyên HER2 thì sợi apt sẽ được bắt cặp với sợi oligo,
khi có kháng nguyên HER2, apt bắt lên kháng nguyên và
không còn khả năng bắt với sợi oligo trên hạt silica.
Hạt Silica 70nm chứa tâm mầu FITC, nồng độ 6 x

10^10 hạt/ml. Hạt vàng 5nm, nồng độ 2 x 10^13 hạt/ml. Dung
dịch sensor gồm 500µl SiO2 và 5µl Au với nồng độ như trên
để đảm bảo không có việc truyền năng lượng giữa 2 hạt.
Ban đầu, thử nghiệm khả năng hoạt động của sensor:

14


1.0

Cuong do chuan hoa

0.8

0.6

0.4

SiO2@Au ko aptamer
SiO2@Au co aptamer
SiO2

0.2

0.0
20

40

60

80

thoi gian (phut)

Hình 3.13: Thử nghiệm khả năng hoạt động sensor.
Ta thấy đường màu xanh là đường suy giảm huỳnh
quang của hạt SiO2, đường màu đen là đường suy giảm huỳnh
quang của SiO2 và Au nồng độ và thể tích như đã nói ở trên. 2
đuờng xanh và đen gần gần trùng nhau cho thấy rằng giữa hạt
SiO2 và Au khi chưa có apt thì không có hiên tượng truyền
năng lượng giữa 2 hạt bởi vì khoảng cách giữa hạt vàng và hạt
silica SiO2@FITC là rất lớn (khoảng 1,5 µm). Đường màu đỏ
là dung dịch SiO2 và Au đã được gắn apt với nồng độ và thể
tích như trên. Do có gắn apt nên khi trong dung dịch, sợi apt
trên hạt vàng sẽ bắt cặp với sợi oligo trên SiO2, vì thế khoảng
cách giữa 2 hạt bị thu ngắn lại (khoảng 20nm bằng chiều dài
của aptamer) và xảy ra hiện tượng truyền năng lượng giữa 2
hạt.

15


1.0

Cuong do chuan hoa

0.8

0.6

Không khang nguyen
Luong khang nguyen khac nhau:
10^-7 mg
10^-6 mg
10^-5 mg
SiO2

0.4

0.2

0.0
20

40

60

80

Thoi gian(phut)

Hình 3.13. Sensor thử nghiệm với kháng nguyên.
Khi có kháng nguyên, sensor sử dụng nguyên lý cạnh
tranh nên do đó khi có kháng nguyên thì không có hiện tượng
truyền năng lương. Nên đường suy giảm huỳnh quang khi có
kháng nguyên sẽ gần gần với đường suy giảm huỳnh quang
của silica. Đường màu đen là suy giảm huỳnh quang của
sensor khi không có kháng nguyên. Càng nhiều kháng nguyên

trong mẫu cần phân tích thì càng nhiều cặp aptamer và sợi bổ
trợ không thể bắt cặp với nhau, qua đó khoảng cách của hạt
nano vàng và hạt nano silica không được thay đổi (khoảng 1,5
µm). Và khoảng cách này là rất lớn nên không xảy ra hiện
tượng truyền năng lượng giữa 2 hạt silica và hạt vàng. Do đó
nếu trong mẫu cần phân tích càng nhiều kháng nguyên thì
đường suy giảm huỳnh quang càng gần với đường suy giảm
huỳnh quang của hạt SiO2 tự do, và ngược lại, nếu trong mẫu
càng ít kháng nguyên thì đường suy giảm huỳnh quang càng
gần với đường suy giảm huỳnh quang của sensor khi mà
không có kháng nguyên.
16


1.0

Cuong do chuan hoa

0.8

0.6

SiO2
Doi chung am
Doi chung duong

0.4

0.2

0.0
20

40

60

80

Thoi gian(phut)

Hình 3.14: Sensor thử nghiệm với đối chứng âm và đối chứng
dương.
Đối chứng dương ở đây là một kháng nguyên bất kỳ
không phải kháng nguyên HER2 nên kháng nguyên này
không có khả năng bắt cặp với aptamer đặc hiệu kháng
nguyên HER2. Do đó khi có mặt đối chứng dương là một
kháng nguyên bất kỳ, aptamer vẫn sẽ bắt cặp với sợi bổ trợ
trên hạt silica làm khoảng cách hạt vàng và hạt silica gần nhau
và xảy ra hiện tượng truyền năng lượng giữa các hạt. Đối
chứng âm là thí nghiệm sensor chỉ với hạt nano vàng gắn
aptamer và hạt silica gắn sợi bổ trợ. Do không có bất kỳ tác
nhân nào cản trở hoặc cạnh tranh nên aptamer và sợi bổ trợ
bắt cặp với nhau và xảy ra hiện tượng truyền năng lượng giữa
hạt vàng và hạt silica. Khi đó đường suy giảm huỳnh quang
của đối chứng dương (đường màu xanh) gần gần với đường
suy giảm huỳnh quang của đối chứng âm (không có kháng
nguyên, đường màu đỏ). Từ đó chứng tỏ khả năng nhận biết
đặc hiệu của sensor.
17

KẾT LUẬN
Luận văn đã trình bày các kết quả nghiên cứu hiệu
ứng truyền năng lượng giữa các hạt nano quang, trên cơ sở đó
thử nghiệm chế tạo cảm biến truyền năng lượng với cặp
donor-acceptor là hạt nano SiO2@FITC kích thước 70nm và
hạt nano vàng kích thước 5nm. Luận văn đã thực hiện những
công việc như sau:
.1 Nghiên cứu hiệu ứng truyền năng lượng giữa các hạt
nano vàng kích thước khác nhau và hạt nano silica chứa tâm
mầu FITC (SiO2@FITC)/phân tử mầu FITC tự do trong
ethanol cho thấy:
- Khoảng cách truyền năng lượng tới hạn d 0 luôn lớn
hơn 10nm và tăng tỉ lệ thuận với kích thước hạt nano
vàng. Khoảng cách này tăng tới ̴ 5µm khi donor là hạt
nano SiO2@FITC và acceptor là hạt nano vàng 60nm.
- Khoảng cách d0FITC trong thí nghiệm donor-FITC tự
do và acceptor-hạt nano vàng luôn ngắn hơn d 0SiO2@FITC
khi donor là hạt SiO2@FITC có chứa khoảng 400-500
phân tử FITC.
Các kết quả trên cho thấy rõ ảnh hưởng của trường
định xứ của các hạt nano quang donor-acceptor trong

18


tương tác truyền năng lượng, đồng thời là minh chứng
cho mô hình “trạm thu-phát sóng”
.2 Thiết kế chế tạo thử nghiệm cảm biến sinh học truyền

năng lượng trên cơ sở các phức hệ hạt nano vàng-aptamer
và hạt nano SiO2@FITC-sợi bổ trợ hoạt động theo nguyên
lý bắt cặp cạnh tranh giữa kháng nguyên đích và sợi bổ trợ
lên phần đặc hiệu của sợi aptamer.
- Đưa ra thiết kế của cảm biến gồm 2 thành phần
chính: A) phức hệ hạt nano SiO2@FITC 70nm – sợi bổ
trợ (3x1010 hạt); B) phức hệ hạt nano vàng 5nm –
aptamer (1011 hạt) đặc hiệu kháng nguyên HER2.
- Khảo sát hoạt động của cảm biến và xây dựng
đường chuẩn phát hiện kháng nguyên ung thư vú HER2.
Kết quả cho thấy cảm biến có thể phát hiện định lượng
kháng nguyên HER2 trong khoảng nồng độ 10 -6 – 10-9mg
với thời gian 80 phút. Giới hạn phát hiện của cảm biến là
2pg/ml.

19


Các công trình đã công bố có liên quan đến luận văn:
1. Hong Nhung Tran, Thi Ha Lien Nghiem, Thi Thuy
Duong Vu, Viet Ha Chu, Quan Huan Le, Kim Thuan
Tong, Quang Hoa Do, Duong Vu, Trong Nghia
Nguyen, Minh Tan Pham, Cao Nguyen Duong, Thanh
Thuy Tran, Van Son Vu, Thi Thuy Nguyen, Thi Bich
Ngoc Nguyen, Anh Duc Tran, Thi Thuong Trinh and
Thi Thai An Nguyen, Optical nanoparticles:
synthesis and biomedical application. Advances in
Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology,
IOP publishing, Vietnam academy of Science and
Technology, 2015.

2. Vũ Văn Sơn, Nguyễn Thị Thùy, Trần Anh Đức,
Hoàng Thị Mỹ Nhung, Khánh, Nguyễn Đắc Tú, Phan
Thị Ngọc, Vũ Thị Thùy Dương, Nghiêm Hà Liên, Lê
Quang Huấn và Trần Hồng Nhung, Ứng dụng hạt
nano Silica chứa tâm màu FITC gắn kết với DNA cho
việc hiện ảnh tế bào ung thư vú. The 8th National
Conference on Optics and Spectroscopy, Đà Nẵng,
12-16 August 2014.

20